一、胡良【導(dǎo)讀】
全球每年約10%的兵教電量用于室內(nèi)空調(diào)，預(yù)計(jì)到2050年，授最空調(diào)制冷需求將增加兩倍，材料因此需要采取不同的胡良方法來(lái)緩解電網(wǎng)壓力和應(yīng)對(duì)全球變暖。被動(dòng)式日間輻射冷卻材料可以通過(guò)反射陽(yáng)光并向寒冷的兵教宇宙中反射長(zhǎng)波紅外（LWIR）輻射（~3K），使得建筑物冷卻所需的授最能量減少60%。目前已證實(shí)基于集成多層無(wú)機(jī)薄膜（例如復(fù)合陶瓷和金屬）的材料納米光子結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)各種被動(dòng)輻射冷卻。然而，胡良這種結(jié)構(gòu)需要具有納米級(jí)精度的兵教復(fù)雜制造技術(shù)（通常在真空室中），這使得它們難以擴(kuò)展且成本高昂，授最尤其是材料在建筑應(yīng)用領(lǐng)域。因此，胡良開發(fā)既能制造和應(yīng)用，兵教又能顯示長(zhǎng)期環(huán)境穩(wěn)定性的授最被動(dòng)冷卻結(jié)構(gòu)具有挑戰(zhàn)性。
二、【成果掠影】
基于此，美國(guó)馬里蘭大學(xué)胡良兵教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種隨機(jī)光子復(fù)合材料，該復(fù)合材料由微孔玻璃框架和氧化鋁顆粒組成，該框架具有選擇性LWIR發(fā)射以及相對(duì)較高的太陽(yáng)反射率，而氧化鋁顆粒強(qiáng)烈散射陽(yáng)光并防止制造過(guò)程中多孔結(jié)構(gòu)的致密化。研究表明，即使在高濕度條件下（高達(dá)80%），這種微孔玻璃涂層也能在正午和夜間分別使溫度下降約3.5°C和4°C。這種輻射“冷卻玻璃”涂層即使暴露在惡劣的條件下，包括水、紫外線輻射、污垢和高溫，也能保持高的太陽(yáng)反射率，該論文以題為“A solution-processed radiative cooling glass”發(fā)表在知名期刊Science上。
三、【數(shù)據(jù)概覽】
?
圖1??用于日間被動(dòng)輻射冷卻的環(huán)境穩(wěn)定的玻璃涂層? 2023 AAAS
?
圖2??輻射冷卻玻璃涂層的制備和形貌表征? 2023 AAAS
圖3??輻射冷卻玻璃涂層的光學(xué)和熱性能及其模擬CO2減排? 2023 AAAS
圖4??輻射冷卻玻璃的環(huán)境穩(wěn)定性? 2023 AAAS
?四、【成果啟示】
本研究報(bào)告了一種雙顆粒設(shè)計(jì)方法，以開發(fā)環(huán)境穩(wěn)定且低成本的微孔光子玻璃涂層，用于日間輻射冷卻，避免使用有機(jī)聚合物、金屬和復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是大玻璃顆粒（直徑約12μm），其尺寸在大氣透明度窗口內(nèi)，形成的多孔框架可提供更強(qiáng)的選擇性低溫紅外發(fā)射，同時(shí)將太陽(yáng)光散射成高太陽(yáng)反射率。同時(shí)，加入較小的Al2O3顆粒（直徑約0.5μm），以提高復(fù)合材料的太陽(yáng)反射率，并阻止玻璃顆粒的完全致密化。輻射冷卻玻璃涂層與具有不同軟化點(diǎn)（300-1000°C）的玻璃框架和介電顆粒（如TiO2、ZnO、BN和Al2O3）的多種不同組合兼容，并且可以通過(guò)加入染料輕松擴(kuò)展到開發(fā)彩色輻射冷卻玻璃涂料。這種基于溶液的工藝具有擴(kuò)展性，可以通過(guò)刷涂或噴涂的方式輕松應(yīng)用于各種表面，包括屋頂和墻壁，而燒結(jié)處理可以通過(guò)各種方式實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)工作提供了一種具有高太陽(yáng)反射率、高選擇性LWIR、高抗環(huán)境退化性和高工作溫度的輻射冷卻結(jié)構(gòu)，可用于大規(guī)模和長(zhǎng)期部署，如建筑、數(shù)據(jù)中心和冷鏈運(yùn)輸，以及在更極端的環(huán)境（如航空航天）中的應(yīng)用。
文獻(xiàn)鏈接：A solution-processed radiative cooling glass (Science 2023, 382, 684-691)
本文由大兵哥供稿。
